What state of matter is fire?

Hi Crystalfury X.,

Nie, ponieważ energia nie jest stanem materii, w sensie, w jakim zwykle uczy się o niej w szkole. (Chociaż są one powiązane równaniem E = mc2 , jak jestem pewien, że słyszałeś.)

Stany materii obejmują ciało stałe, ciecz, gaz i plazmę. Jest jeszcze kilka innych, w tym pośrednie (np. ciekłe kryształy), niektóre z nich istnieją w bardzo zaawansowanych technologicznie, ekstremalnych warunkach (kondensaty Bosego-Einsteina, materia zdegenerowana przez neutrony i mieszanki kwarkowo-gluonowe); ale w większości przypadków te pierwsze cztery odpowiadają na większość pytań dotyczących stanów materii.

A teraz, w odniesieniu do ognia: Płomienie EMITUJĄ energię (światło i ciepło), ale nie można powiedzieć, że SĄ energią. Ogólnie rzecz biorąc, pożary składają się z reagujących mieszanin gazów; nie są one wystarczająco gorące, aby uznać je za plazmę, ponieważ większość cząsteczek lub fragmentów jest elektrycznie neutralna. Wyjątkiem mogą być „pożary” zawierające łuk elektryczny: światło łuku węglowego spala trochę węgla, ale to prąd elektryczny dostarcza energii do ewentualnej emisji światła i robi się na tyle gorący, że występuje w nim pewna jonizacja. I chociaż pożary drewna spalają mieszaninę, która zaczyna się jako gaz, żółty kolor części płomienia jest w rzeczywistości emitowany przez niektóre bardzo małe zwęglone cząsteczki stałe, które powstają, gdy reakcje płomienia najpierw pozbawiają atomy wodoru z cząsteczek. Takie cząsteczki są zwykle spalane nieco wyżej w płomieniu, chyba że dopływ powietrza jest ograniczony, wtedy widać sadzę unoszącą się z płomienia. „Dym” może być albo niewielką ilością sadzy, albo szybko skraplającą się parą wodną.

Mimochodem, powinienem zauważyć, że większość płomieni pochodzących z drewna lub węgla drzewnego nie spala się całkowicie do CO2; zazwyczaj powstaje trochę CO (tlenek węgla). Kuchenne palniki gazowe, jeśli palą się niebieskim płomieniem o podwójnym stożku, są zazwyczaj nieszkodliwe pod tym względem, ale nie spalaj niczego innego w zamkniętej przestrzeni, takiej jak twój dom. CO jest raczej trujący, dlatego w naszych domach mamy działające detektory tlenku węgla!

Możesz się zabawić, przejeżdżając kilka razy palcem (szybko!) lub metalową łyżką przez płomień świecy, a następnie wąchając powstałą warstwę sadzy. Ma ona charakterystyczny zapach nienasyconych cząsteczek węglowych, czyli takich, które zawierają podwójne lub potrójne wiązania między atomami węgla.

Jeśli zastanowisz się chwilę nad tym, dlaczego ciała stałe i ciecze nie mogą palić się w płomieniu, możesz sobie uświadomić: potrzebują czegoś, co będzie reagować z tlenem (zazwyczaj!), oraz źródła tlenu. Jeśli oba te elementy znajdują się na cząsteczce ciała stałego lub cieczy i ulegają one rozpadowi, proces ten można określić jako eksplozję – uwolniona energia jest tak skoncentrowana w przestrzeni, że rozprzestrzenia się energicznie po całej reagującej masie, szybciej niż produkty reakcji mogą zejść z drogi. Tak więc, w bardzo krótkim czasie, wszystkie produkty reakcji rozprzestrzeniają się z bardzo małej przestrzeni, niszcząc wszystko, co znajduje się na ich drodze. A każdy błysk, który widzisz (tuż przed tym jak zostaniesz rozerwany na strzępy!) pochodzi od gorących produktów reakcji, po tym jak reakcja już zaszła. Byłoby przesadą nazwać to płomieniem, być może.

–Cheers, Mr. d.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *